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如何在C++中调用Python的第三方库？

2023-07-04 22:32:29 深夜i -- --

C++ Python 第三方库调用方法

在软件开发中，有时需要使用不同的编程语言来实现不同的功能，但如何将不同编程语言的代码结合在一起是一个重要的问题。C++和Python都是常用的编程语言，其中Python作为轻量级语言，具有较高的可读性和编辑速度，而C++作为一种强类型编程语言，可以为需要高性能的应用程序提供重要的支持。

在C++中调用Python的第三方库，可以使用Python的扩展库和标准库。在C++中调用Python的扩展库，需要先将相关的Python模块转换成C/C++的动态库，再将其链接至C++程序。这里讲解以下两种常用的方法。

一、使用Boost库

最常见的第三方库是Boost.Python，它是一个C++库，可以让C++程序调用Python代码。使用Boost库，可以将Python对象和数据类型转换为C++对象和数据类型，从而与Python共享数据或实现Python代码调用C++函数。

具体实现步骤：

1. 安装Boost库

Boost库在使用之前需要先下载安装，网址为 https://www.boost.org/。

2. 导出Python模块

在Python模块中，需要使用BOOST_PYTHON_MODULE宏将Python模块导出成Boost模块。

例如：在Python中实现了一个名为“my_func”的函数，并将其封装成Python模块：

python
def my_func(x):
  return x**2

将其封装成Boost模块：


#include <boost/python.hpp>
double my_func(double x) {
  return x*x;
}
BOOST_PYTHON_MODULE(my_module) {
  boost::python::def("my_func", my_func);
}

3. C++代码中使用扩展库

在C++中使用扩展库，需要链接Boost库，并且需要使用Boost中的Python/C++转换器。

例如：在C++中使用保存有Python函数对象的PyObject类：


#include <boost/python.hpp>
double call_python_func(PyObject* pyFunc, double x) {
  namespace py = boost::python;
  py::object result = py::call_function(pyFunc, x);
  return py::extract<double>(result);
}
int main() {
  Py_Initialize();
  PyRun_SimpleString("import sys;sys.path.append('./')");
  
  PyObject* my_module = PyImport_ImportModule("my_module");
  PyObject* my_func = PyObject_GetAttrString(my_module, "my_func");
  
  double result = call_python_func(my_func, 2);
  std::cout << "result:" << result << std::endl;
  
  Py_Finalize();
  return 0;
}

二、使用Python/C API

另一种常用的方法是使用Python/C API，它可以直接在C++代码中使用Python的API，实现C++与Python的交互。

具体步骤：

1.编写一个Python模块，其中包含需要调用的函数或类。

例如，在Python中实现了一个名为“my_func”的函数：

python
def my_func(x):
  return x**2

2.创建一个C++文件，并导入Python.h头文件。


#include <Python.h>

3. 在C++中使用Python-C API调用Python函数或类。


#include <Python.h>
#include <iostream>
int main() {
  Py_Initialize();
  PyRun_SimpleString("import sys;sys.path.append('./')");
  
  PyObject* my_module = PyImport_ImportModule("my_module");
  PyObject* my_func = PyObject_GetAttrString(my_module, "my_func");
  
  PyObject* args = PyTuple_New(1);
  PyTuple_SetItem(args, 0, PyFloat_FromDouble(2));
  
  PyObject* result = PyObject_CallObject(my_func, args);
  double d = PyFloat_AsDouble(result);
  
  std::cout << "result:" << d << std::endl;
  
  Py_Finalize();
  return 0;
}

总结：

以上便是在C++中调用Python的第三方库的两种方法，开发者可以根据个人需要选择其中之一。同时，需要注意两种方法均需要Python开发环境和Python头文件，以及相关的C++编译器和库依赖。其中Boost库的扩展性更强，Python/C API的开销较小，因此开发者可以根据需求选择更合适的方法。

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